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JP6544221B2 - Power converter - Google Patents

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JP6544221B2
JP6544221B2 JP2015240308A JP2015240308A JP6544221B2 JP 6544221 B2 JP6544221 B2 JP 6544221B2 JP 2015240308 A JP2015240308 A JP 2015240308A JP 2015240308 A JP2015240308 A JP 2015240308A JP 6544221 B2 JP6544221 B2 JP 6544221B2
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和広 小坂
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Description

本発明は、電力変換器を備えた電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power converter provided with a power converter.

電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両は、直流電力を交流電力に変換するインバータ、及び直流電力を電圧の異なる直流電力に変換するコンバータ等の電力変換器を搭載している。例えば、下記の特許文献1には、ケースとしての筐体にインバータ及びコンバータの双方が収容された電力変換装置が開示されている。   Vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles are equipped with a power converter such as an inverter that converts DC power into AC power, and a converter that converts DC power into DC power of different voltages. For example, Patent Document 1 below discloses a power conversion device in which both an inverter and a converter are accommodated in a case as a case.

インバータ、コンバータ等の電力変換器は、大電流が流れるように構成されており発熱量が大きい。そこで、上記特許文献1の電力変換装置は、ケースのうち2つの電力変換器を仕切る仕切部に冷媒流路を設けている。この冷媒流路に冷媒を流すことによって、電力変換装置の内部の雰囲気温度を冷媒の冷却効果によって低く抑えることができる。更に、この電力変換装置は、2つの電力変換器のうちの一方が仕切部のうち冷媒流路に近い位置に固定されるように構成されている。これにより、仕切部に固定された電力変換器は、冷媒によって冷却された仕切部との間で熱交換される。その結果、この電力変換器を仕切部によって冷却することができる。   Power converters such as inverters and converters are configured to flow a large current and generate a large amount of heat. Therefore, in the power conversion device of Patent Document 1 described above, the refrigerant flow path is provided in the partition part that divides the two power converters in the case. By flowing the refrigerant through the refrigerant flow path, the ambient temperature inside the power conversion device can be kept low by the cooling effect of the refrigerant. Furthermore, this power converter is configured such that one of the two power converters is fixed at a position near the refrigerant flow path in the partition. Thus, the power converter fixed to the partition portion exchanges heat with the partition portion cooled by the refrigerant. As a result, this power converter can be cooled by the divider.

特開2012−217316号公報JP, 2012-217316, A

ところで、上記特許文献1の電力変換装置は、電力変換器をケースから取り外して修理したり別の電力変換器に交換したりすることを想定して、該電力変換器がボルト締結による固定構造によって仕切部に固定されるように構成されている。この固定構造によれば、仕切部に対する電力変換器の着脱を繰り返し行うことが可能になる。この固定構造においては、ボルトの雄ねじ軸がねじ螺合するナットを使用する代わりに、仕切部に雌ねじ穴を設け、この雌ねじ穴にボルトの雄ねじ軸が螺合するような固定構造を採用するのが好ましい。この場合、専用のナットが必要ないため部品点数を少なくでき固定構造を簡素化することができる。   By the way, assuming that the power converter of the above-mentioned patent document 1 removes and repairs a power converter from a case, and replaces it with another power converter, the power converter is fixed structure by bolt fastening. It is comprised so that it may be fixed to a partition part. According to this fixed structure, it becomes possible to repeat attachment and detachment of the power converter with respect to the partition. In this fixing structure, instead of using a nut in which the male screw shaft of the bolt is screwed, a female screw hole is provided in the partition and a fixed structure in which the male screw shaft of the bolt is screwed in this female screw hole is adopted. Is preferred. In this case, since a dedicated nut is not required, the number of parts can be reduced and the fixing structure can be simplified.

しかしながら、この固定構造において、雌ねじ穴を非貫通穴にすると、仕切部において該雌ねじ穴が形成されているボス部が、仕切部に固定される一方の電力変換器とは反対側に位置する他方の電力変換器に向けて突出する。このとき、ボス部が他方の電力変換器を仕切部に近づけるのに邪魔になるため、このボス部(雌ねじ穴)から外れた位置に他方の電力変換器が配置される。ここで、一方の電力変換器の冷却効果を高めるために仕切部のうち冷媒流路に近い位置に雌ねじ穴を設けた場合、他方の電力変換器は仕切部の冷媒流路から遠ざかることになる。従って、この固定構造を採用した場合、一方の電力変換器を冷媒によって効率よく冷却できるものの、他方の電力変換器を冷却する効果が低下するという問題が生じ得る。そこで、この固定構造の設計に際しては、これら2つの電力変換器を双方の冷却効果を低下させることなく効率よく冷却できる構成が要請される。   However, in this fixing structure, when the female screw hole is not a through hole, the boss portion in which the female screw hole is formed in the partition is located on the opposite side to the one power converter fixed to the partition. Project towards the power converter of At this time, since the boss portion interferes with bringing the other power converter closer to the partition portion, the other power converter is disposed at a position deviated from the boss portion (female screw hole). Here, when a female screw hole is provided at a position close to the refrigerant flow path in the partition to enhance the cooling effect of one of the power converters, the other electric power converter will be away from the refrigerant flow path in the partition . Therefore, when this fixed structure is adopted, although one power converter can be efficiently cooled by the refrigerant, there is a problem that the effect of cooling the other power converter is reduced. Therefore, in designing this fixed structure, a configuration capable of efficiently cooling these two power converters without reducing the cooling effect of both is required.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、冷媒流路を構成する仕切部によって仕切られる2つの電力変換器の双方の冷却性能を向上させることができる電力変換装置を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a power conversion device capable of improving the cooling performance of both of two power converters partitioned by a partition portion constituting a refrigerant flow path. It is a thing.

本発明の一態様は、
いずれも電力変換を行う第1電力変換器(10)及び第2電力変換器(20)と、
上記第1電力変換器及び上記第2電力変換器を収容するケース(30)と、
上記ケースに収容された上記第1電力変換器と上記第2電力変換器とを仕切るとともに、冷媒が流れる冷媒流路(36)を構成する仕切部(32)と、
上記第1電力変換器及び上記第2電力変換器の少なくとも一方の電力変換器の被固定部(21)を上記仕切部に固定する締結ボルト(51)と、を備え、
上記締結ボルトの雄ねじ軸(52)は、上記被固定部に設けられたボルト挿通穴(22)に挿通されるとともに、上記仕切部に設けられた雌ねじ穴(37)に螺合しており、
上記雌ねじ穴は、上記仕切部を貫通しており、
上記第1電力変換器及び上記第2電力変換器のうち上記締結ボルトの上記雄ねじ軸の軸先端側に位置する電力変換器は、上記雄ねじ軸を通る仮想軸線(L)上に配置され、
上記締結ボルトは、上記雄ねじ軸が上記雌ねじ穴を軸先端側に突き抜けることなく上記雌ねじ穴と螺合するように構成され、且つ、上記雌ねじ穴は、上記雄ねじ軸の軸先端側から薄肉のシート部材(54)によって塞がれている、電力変換装置(1)にある。
One aspect of the present invention is
A first power converter (10) and a second power converter (20) each performing power conversion;
A case (30) accommodating the first power converter and the second power converter;
A partition portion (32) which partitions the first power converter and the second power converter housed in the case and which constitutes a refrigerant flow path (36) through which the refrigerant flows;
A fastening bolt (51) for securing the fixed portion (21) of at least one of the first power converter and the second power converter to the partition portion;
The male screw shaft (52) of the fastening bolt is inserted into the bolt insertion hole (22) provided in the fixed part, and screwed into the female screw hole (37) provided in the partition part,
The female screw hole penetrates the partition portion ,
Among the first power converter and the second power converter, the power converter positioned on the tip end side of the male screw shaft of the fastening bolt is disposed on a virtual axis (L) passing through the male screw shaft,
The fastening bolt is configured to be screwed with the female screw hole without the male screw shaft penetrating the female screw hole toward the axial tip end, and the female screw hole is a thin sheet from the axial tip side of the male screw shaft In the power converter (1), which is closed by a member (54) .

上記電力変換装置において、第1電力変換器及び第2電力変換器の少なくとも一方の電力変換器の被固定部が締結ボルトによって仕切部に固定される。締結ボルトは、仕切部に該仕切部を貫通するように設けられた雌ねじ穴に螺合するように構成されている。本構成によれば、雌ねじ穴が非貫通穴である場合に比べて、仕切部のうち雌ねじ穴を有する部位を薄くできる。これにより、仕切部において他方の電力変換器に向けて突出するボス部の高さを低く抑えることができる。その結果、ボス部を避けることなく他方の電力変換器を仕切部に近づけて配置することができ、該電力変換器の冷却効果が低下するのを抑制できる。   In the above power converter, the fixed portion of at least one of the first power converter and the second power converter is fixed to the partition by a fastening bolt. The fastening bolt is configured to be screwed into a female screw hole provided in the partition portion so as to penetrate the partition portion. According to this structure, compared with the case where the female screw hole is a non-through hole, the part having the female screw hole in the partition can be made thinner. Thus, the height of the bosses projecting toward the other power converter in the partition can be reduced. As a result, the other power converter can be disposed close to the partition without avoiding the boss, and the reduction in the cooling effect of the power converter can be suppressed.

以上のごとく、上記態様によれば、一方の電力変換器をボルト締結によって仕切部に固定した場合に他方の電力変換器の冷却効果が低下するのを抑制でき、2つの電力変換器の双方の冷却性能を向上させることができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
As mentioned above, according to the above-mentioned mode, when one power converter is fixed to a partition by bolt fastening, it can control that a cooling effect of the other power converter declines, and both of two power converters Cooling performance can be improved.
The reference numerals in parentheses described in the claims and the means for solving the problems indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later, and the technical scope of the present invention is limited. It is not a thing.

本実施形態の電力変換装置の概要を示す図。The figure which shows the outline | summary of the power converter device of this embodiment. 図1のII−II線矢視断面図。II-II arrow directional cross-sectional view of FIG. 図1のIII−III線矢視断面図。III-III arrow directional cross-sectional view of FIG. 図3のA領域の拡大図。The enlarged view of A area | region of FIG. 本実施形態の電力変換装置のインバータ回路図。The inverter circuit diagram of the power converter device of this embodiment.

以下、電力変換装置に係る実施形態について、図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, embodiments of the power converter will be described with reference to the drawings.

尚、本明細書の図面では、特に断わらない限り、電力変換器を収容するケースの長手方向(縦方向)である第1方向を矢印Xで示し、該ケースの横方向である第2方向を矢印Yで示し、第1方向及び第2方向の双方に直交する第3方向を矢印Zで示すものとする。   In the drawings of the present specification, unless otherwise specified, the first direction which is the longitudinal direction (longitudinal direction) of the case accommodating the power converter is indicated by the arrow X, and the second direction which is the lateral direction of the case is An arrow Y is shown, and a third direction orthogonal to both the first direction and the second direction is shown by an arrow Z.

図1〜図3が参照されるように、本実施形態の電力変換装置1は、第1電力変換器10、第2電力変換器20及びケース30を備えている。   As FIGS. 1 to 3 are referred to, the power conversion device 1 of the present embodiment includes a first power converter 10, a second power converter 20, and a case 30.

第1電力変換器10は、直流電力を交流電力に変換するインバータである。以下、「インバータ10」といもいう。第2電力変換器20は、直流電力を電圧の異なる直流電力に変換するコンバータである。以下、「コンバータ20」ともいう。これらインバータ10及びコンバータ20はいずれも電力変換を行う機器である。電力変換装置1は、インバータ10とコンバータ20との組み合わせにより、電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両への搭載に適した電力変換装置である。   The first power converter 10 is an inverter that converts direct current power into alternating current power. Hereinafter, it is also referred to as "inverter 10." The second power converter 20 is a converter that converts DC power into DC power of different voltage. Hereinafter, it is also referred to as “converter 20”. Both the inverter 10 and the converter 20 are devices that perform power conversion. The power conversion device 1 is a power conversion device suitable for mounting on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle by a combination of the inverter 10 and the converter 20.

ケース30は、インバータ10及びコンバータ20と、その他の複数の電子部品とを収容する箱形状の部材である。ケース30は、4つの側壁部31と、これら4つの側壁部31に囲まれた内部空間を仕切る仕切部32と、を備えている。このケース30は、軽量且つ高度な寸法精度が要求される自動車部品であり、典型的にはアルミニウム材料を用いたアルミダイカスト製法によって作製される。   The case 30 is a box-shaped member that accommodates the inverter 10, the converter 20, and a plurality of other electronic components. The case 30 includes four side wall portions 31 and a partition portion 32 which divides an internal space surrounded by the four side wall portions 31. The case 30 is an automobile part that requires light weight and high dimensional accuracy, and is typically manufactured by an aluminum die casting method using an aluminum material.

仕切部32は、ケース30の一部として構成されている。仕切部32は、4つの側壁部31の全てと直交する平面(第1方向Xと第2方向Yの双方によって規定される平面)に沿って延在する平板状の部位である。これによりケース30は、図2及び図3に示される断面形状が略H形を呈する。この仕切部32によれば、ケース30の内部空間が、インバータ10を少なくとも収容する第1空間33と、コンバータ20を少なくとも収容する第2空間34とに区画される。これら第1空間33及び第2空間34はそれぞれがカバー35によって塞がれている。   The partition portion 32 is configured as a part of the case 30. The partition portion 32 is a flat portion extending along a plane (a plane defined by both the first direction X and the second direction Y) orthogonal to all the four side wall portions 31. Thus, the case 30 has a substantially H-shaped cross section shown in FIGS. 2 and 3. According to the partition portion 32, the internal space of the case 30 is divided into a first space 33 accommodating at least the inverter 10 and a second space 34 accommodating at least the converter 20. Each of the first space 33 and the second space 34 is closed by a cover 35.

仕切部32は、第2空間34に臨む下面を凹ませた凹部32aがコンバータ20の取り付け面を構成するベース部21で塞がれることによって、冷媒が流通する冷媒流路36を構成している。即ち、コンバータ20自体が冷媒流路36の一部を区画している。ベース部21は、ケース30と同様のアルミニウム材料からなる。ベース部21は、液状ガスケット、ゴム等のシール材(図示省略)を介して仕切部32に当接しており、これにより冷媒流路36の気密性が確保されている。   The partition portion 32 constitutes a refrigerant flow path 36 through which the refrigerant flows by closing the concave portion 32a in which the lower surface facing the second space 34 is recessed by the base portion 21 constituting the mounting surface of the converter 20. . That is, the converter 20 itself divides a part of the refrigerant flow path 36. The base portion 21 is made of the same aluminum material as the case 30. The base portion 21 is in contact with the partition portion 32 via a sealing material (not shown) such as a liquid gasket or rubber, whereby the airtightness of the refrigerant channel 36 is secured.

コンバータ20が仕切部32の凹部32aを塞ぐことによって冷媒流路36が形成されるため、冷媒流路36を流れる冷媒によってケース30を冷却することができると共に、コンバータ20についても冷却することができる。また、仕切部32に冷媒流路36を設けることによって、いずれも発熱するインバータ10とコンバータ20とが互いに熱干渉するのを防止できる。更に、仕切部32に冷媒流路36を設けることによって、インバータ10とコンバータ20との間の電磁ノイズの干渉を防止できる。   Since the refrigerant flow path 36 is formed by the converter 20 closing the recess 32 a of the partition portion 32, the case 30 can be cooled by the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 36, and the converter 20 can also be cooled. . Further, by providing the refrigerant flow path 36 in the partition portion 32, it is possible to prevent the heat interference between the inverter 10 and the converter 20 which both generate heat. Furthermore, by providing the refrigerant flow path 36 in the partition portion 32, interference of electromagnetic noise between the inverter 10 and the converter 20 can be prevented.

尚、冷媒流路36に流通させる冷媒として、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、HCFC123、HFC134a等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等を用いることができる。   For example, natural refrigerants such as water and ammonia, water mixed with ethylene glycol antifreeze, fluorocarbon refrigerants such as Fluorinat, fluorocarbon refrigerants such as HCFC 123 and HFC 134a as refrigerants to be circulated through the refrigerant flow path 36 An alcohol-based refrigerant such as methanol or alcohol, a ketone-based refrigerant such as acetone, or the like can be used.

インバータ10は、半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュール11と、その半導体モジュール11を冷却する冷媒を流通させる複数の冷却管(冷却部)14とが第1方向Xに交互に積層された積層体を備えている。半導体モジュール11は、冷却管14によって両側から挟持されている。半導体モジュール11は、IGBT等のスイッチング素子やFWD等のダイオードを内蔵している。   The inverter 10 is a laminate in which a plurality of semiconductor modules 11 containing semiconductor elements and a plurality of cooling pipes (cooling units) 14 for circulating a refrigerant for cooling the semiconductor modules 11 are alternately stacked in the first direction X Is equipped. The semiconductor module 11 is sandwiched by the cooling pipe 14 from both sides. The semiconductor module 11 incorporates switching elements such as IGBTs and diodes such as FWDs.

複数の冷却管14のそれぞれの流入部は、外部から冷媒を供給する冷媒供給ヘッダ15に連結され、且つ複数の冷却管14のそれぞれの流出部は、外部に冷媒を排出する冷媒排出ヘッダ16に連結されている。従って、冷媒供給ヘッダ15から冷却管14の流入部に流入した冷媒は、冷却管14内の冷媒流路を流通するときにこの冷却管14の第1方向Xの両側に位置する半導体モジュール11を冷却したのちに、冷却管14の流出部から冷媒排出ヘッダ16に排出される。この冷却管14に流通させる冷媒として、前記の冷媒流路36に流通させる冷媒と同様のものを用いることができる。   Each inflow part of the plurality of cooling pipes 14 is connected to the refrigerant supply header 15 for supplying the refrigerant from the outside, and each outflow part of the plurality of cooling pipes 14 is connected to the refrigerant discharge header 16 for discharging the refrigerant to the outside. It is connected. Therefore, when the refrigerant flowing from the refrigerant supply header 15 into the inflow portion of the cooling pipe 14 flows through the refrigerant flow path in the cooling pipe 14, the semiconductor modules 11 located on both sides in the first direction X of the cooling pipe 14 are After cooling, the refrigerant is discharged from the outflow portion of the cooling pipe 14 to the refrigerant discharge header 16. As the refrigerant to be circulated in the cooling pipe 14, the same refrigerant as the refrigerant to be circulated in the refrigerant channel 36 can be used.

半導体モジュール11は、制御端子12及び電極端子13を備えている。制御端子12は、制御回路基板17に接続されており、電極端子13は、金属製のバスバー(図示省略)に接続されている。半導体モジュール11のスイッチング素子を制御する制御電流が制御端子12を通じて該半導体モジュール11に入力される。半導体モジュール11の被制御電力が電極端子13を通じて該半導体モジュール11に入出力される。   The semiconductor module 11 includes a control terminal 12 and an electrode terminal 13. The control terminal 12 is connected to the control circuit board 17, and the electrode terminal 13 is connected to a metal bus bar (not shown). A control current for controlling the switching elements of the semiconductor module 11 is input to the semiconductor module 11 through the control terminal 12. The controlled power of the semiconductor module 11 is input to and output from the semiconductor module 11 through the electrode terminal 13.

インバータ10は、更に、後述のインバータ回路10aを構成する要素であるリアクトル18及びコンデンサ19等を備えている。リアクトル18は、半導体モジュール11への入力電圧を昇圧するための昇圧回路の一部を構成する。コンデンサ19は、入力電圧又は昇圧した電圧を平滑化する平滑コンデンサとして構成されている。リアクトル18は、図1及び図2に示されるように、複数の半導体モジュール11の第1方向Xの一方側に隣接して配置された状態で第1空間33に収容されている。コンデンサ19は、図1及び図3に示されるように、複数の半導体モジュール11及びリアクトル18に対して並んで配置された状態で第1空間33に収容されている。   The inverter 10 further includes a reactor 18, a capacitor 19 and the like which are elements constituting an inverter circuit 10a described later. The reactor 18 constitutes a part of a booster circuit for boosting the input voltage to the semiconductor module 11. The capacitor 19 is configured as a smoothing capacitor that smoothes the input voltage or the boosted voltage. The reactor 18 is accommodated in the first space 33 in a state of being disposed adjacent to one side of the plurality of semiconductor modules 11 in the first direction X, as shown in FIGS. 1 and 2. The capacitor 19 is accommodated in the first space 33 in a state of being arranged side by side with respect to the plurality of semiconductor modules 11 and the reactor 18 as shown in FIGS. 1 and 3.

図3に示されるように、ケース30の第2空間34に収容されたコンバータ20は、固定部50において締結ボルト51によって仕切部32に固定されている。この固定部50の詳細については図4が参照される。   As shown in FIG. 3, the converter 20 accommodated in the second space 34 of the case 30 is fixed to the partition portion 32 by the fastening bolt 51 in the fixing portion 50. Refer to FIG. 4 for the details of the fixing portion 50.

図4に示されるように、締結ボルト51は、仕切部32に設けられた雌ねじ穴37に螺合可能な雄ねじ軸52と、該雄ねじ軸52の一端に設けられた該雄ねじ軸52よりも径方向の外形が大きい頭部53とを備えている。この締結ボルト51は、金属材料からなる。締結ボルト51は、典型的には頭部53の形状が略正六角形となる六角ボルトとして構成される。その他の形態として、締結ボルト51がレンチ等の工具で操作されるキャップボルトとして構成されてもよい。ボルト挿通穴22は、雌ねじ穴37のような雌ねじが設けられておらず、且つ締結ボルト51の雄ねじ軸52の軸径を上回る貫通穴である。   As shown in FIG. 4, the fastening bolt 51 has a diameter greater than that of the male screw shaft 52 that can be screwed into the female screw hole 37 provided in the partition 32 and the male screw shaft 52 provided at one end of the male screw shaft 52. And a head 53 having a large outer shape in the direction. The fastening bolt 51 is made of a metal material. The fastening bolt 51 is typically configured as a hexagonal bolt in which the shape of the head portion 53 is a substantially regular hexagon. Alternatively, the fastening bolt 51 may be configured as a cap bolt operated by a tool such as a wrench. The bolt insertion hole 22 is a through hole which is not provided with a female screw such as the female screw hole 37 and which exceeds the diameter of the male screw shaft 52 of the fastening bolt 51.

固定部50において、締結ボルト51の雄ねじ軸52は、コンバータ20の被固定部であるベース部21に設けられたボルト挿通穴22に挿通されるとともに、仕切部に設けられた雌ねじ穴37に螺合している。雌ねじ穴37は、仕切部32を貫通しており、ケース30の第1空間33と第2空間34とを連通する。この雌ねじ穴37は、コンバータ20の冷却効果を高めるために仕切部32のうち冷媒流路36に近い位置に設けられている。   In fixing portion 50, male screw shaft 52 of fastening bolt 51 is inserted through bolt insertion hole 22 provided in base portion 21 which is a fixed portion of converter 20, and screwed into female screw hole 37 provided in the partition portion. It is correct. The female screw hole 37 penetrates the partition portion 32 and communicates the first space 33 of the case 30 with the second space 34. The female screw hole 37 is provided at a position close to the refrigerant flow path 36 in the partition portion 32 in order to enhance the cooling effect of the converter 20.

上記の締結ボルト51のねじ込み操作が行われると、コンバータ20のベース部21は、締結ボルト51の頭部53と仕切部32との間に挟み込まれることによって仕切部32に固定される。一方で、雌ねじ穴37に対する雄ねじ軸52の螺合が解除されるように締結ボルト51のねじ戻し操作が行われると、コンバータ20のベース部21は仕切部32に対する固定が解除される。これにより、仕切部32に対するコンバータ20の着脱を繰り返し行うことができ、コンバータ20をケース30から取り外して修理したり別のコンバータに交換したりすることが可能になる。   When the screwing operation of the fastening bolt 51 is performed, the base portion 21 of the converter 20 is fixed to the partition portion 32 by being sandwiched between the head portion 53 of the fastening bolt 51 and the partition portion 32. On the other hand, when the screwing operation of the fastening bolt 51 is performed so that the screwing of the male screw shaft 52 with respect to the female screw hole 37 is released, the fixing of the base portion 21 of the converter 20 to the partition portion 32 is released. As a result, the converter 20 can be repeatedly attached to and detached from the partition portion 32, and the converter 20 can be removed from the case 30 and repaired or replaced with another converter.

上記の雌ねじ穴37は、仕切部32を貫通する貫通穴である。従って、この雌ねじ穴37が非貫通穴である場合に比べて、仕切部32のうち雌ねじ穴37を有する部位を薄くできる。これにより、仕切部32においてインバータ10のコンデンサ19に向けて突出するボス部32bの第3方向Zの高さを低く抑えることができる。その結果、ボス部32bを避けることなくコンデンサ19を仕切部32に近づけて配置することができる。   The female screw hole 37 is a through hole that penetrates the partition 32. Therefore, compared with the case where the female screw hole 37 is a non-through hole, it is possible to make the portion of the partition 32 having the female screw hole 37 thinner. Thus, the height in the third direction Z of the boss portion 32 b protruding toward the capacitor 19 of the inverter 10 in the partition portion 32 can be reduced. As a result, the capacitor 19 can be disposed close to the partition 32 without avoiding the boss 32 b.

ここで、前述のように仕切部32のうち冷媒流路36に近い位置に雌ねじ穴37が設けられている。このため、雌ねじ穴37を利用して仕切部32に固定されたコンバータ20は、仕切部32の冷媒流路36に近接して配置されている。一方で、インバータ10のコンデンサ19と同様に雌ねじ穴37に近い位置において仕切部32の冷媒流路36に近接して配置される。このため、コンバータ20のみならずコンデンサ19についても所望の冷却効果が得られる。   Here, as described above, the female screw hole 37 is provided at a position near the refrigerant flow path 36 in the partition portion 32. For this reason, the converter 20 fixed to the partition portion 32 using the female screw hole 37 is disposed in the vicinity of the refrigerant flow path 36 of the partition portion 32. On the other hand, similarly to the condenser 19 of the inverter 10, it is disposed close to the refrigerant flow path 36 of the partition portion 32 at a position close to the female screw hole 37. Therefore, a desired cooling effect can be obtained not only for converter 20 but also for capacitor 19.

以上のごとく、本実施形態の電力変換装置1によれば、一方の電力変換器であるコンバータ20を締結ボルト51によって仕切部32に固定した場合に、他方の電力変換器であるインバータ10のコンデンサ19の冷却効果が低下するのを抑制できる。従って、コンデンサ19及びコンバータ20を双方の冷却性能を向上させることができる。
また、仕切部32においてボス部32bの第3方向Zの寸法を小さく抑えることによって、第3方向Zについて電力変換装置1の外形寸法を小型化できる。
更に、締結ボルト51の雄ねじ軸52が専用のナット等を用いることなく仕切部32に直に螺合するため、部品点数を少なくでき構造を簡素化できる。
As described above, according to the power conversion device 1 of the present embodiment, when the converter 20 which is one power converter is fixed to the partition 32 by the fastening bolt 51, the capacitor of the inverter 10 which is the other power converter It can suppress that the cooling effect of 19 falls. Therefore, the cooling performance of both the capacitor 19 and the converter 20 can be improved.
Further, by reducing the dimension in the third direction Z of the boss portion 32 b in the partition portion 32, the external dimension of the power conversion device 1 in the third direction Z can be miniaturized.
Further, since the male screw shaft 52 of the fastening bolt 51 is directly screwed to the partition portion 32 without using a dedicated nut or the like, the number of parts can be reduced and the structure can be simplified.

本実施形態では、インバータ10(インバータ10及びコンバータ20のうち締結ボルト51の雄ねじ軸52の軸先端側に位置する電力変換器)を構成するコンデンサ19は、締結ボルト51の雄ねじ軸52を通る仮想軸線L上に配置されている。仮想軸線Lは第3方向Zに延在している。即ち、仮想軸線Lがコンデンサ19と重なっている。これにより、コンデンサ19を仕切部32の冷媒流路36により近接して配置することができ、コンデンサ19の冷却効果を高めることができる。   In the present embodiment, the capacitor 19 constituting the inverter 10 (the power converter located on the tip end of the male screw shaft 52 of the fastening bolt 51 among the inverter 10 and the converter 20) is a virtual through the male screw shaft 52 of the fastening bolt 51. It is disposed on the axis L. The virtual axis L extends in the third direction Z. That is, the virtual axis L overlaps the capacitor 19. Thus, the condenser 19 can be disposed closer to the refrigerant flow path 36 of the partition portion 32, and the cooling effect of the condenser 19 can be enhanced.

本実施形態では、締結ボルト51の雄ねじ軸52は、雌ねじ穴37を軸先端側に突き抜けることなく雌ねじ穴37と螺合するように構成されている。即ち、雄ねじ軸52の軸先端が雌ねじ穴37内に配置されているか、或いは雄ねじ軸52の軸先端が雌ねじ穴37の開口端と面一になる。本構成において、雌ねじ穴37は、雄ねじ軸52の軸先端側から薄肉のシート部材54によって塞がれている。このシート部材54によれば、電力変換装置1の組み付け時に雌ねじ穴37を通じてケース30の第1空間33に異物が入り込むのを防ぐことができる。シート部材54の厚みを薄く抑えることで、第3方向Zについて電力変換装置1の外形寸法を小型化できる。   In the present embodiment, the male screw shaft 52 of the fastening bolt 51 is configured to be screwed with the female screw hole 37 without piercing the female screw hole 37 toward the front end side of the shaft. That is, the axial end of the male screw shaft 52 is disposed in the female screw hole 37, or the axial tip of the male screw shaft 52 is flush with the open end of the female screw hole 37. In the present configuration, the female screw hole 37 is closed by a thin sheet member 54 from the axial tip end side of the male screw shaft 52. According to the sheet member 54, foreign matter can be prevented from entering the first space 33 of the case 30 through the female screw hole 37 when the power conversion device 1 is assembled. By reducing the thickness of the sheet member 54, the external dimensions of the power conversion device 1 in the third direction Z can be reduced.

更に、シート部材54は、インバータ10を構成するコンデンサ19と仕切部32との双方に接触するように構成されている。このシート部材54は、熱伝導性材料からなる。この熱伝導性シートは、空気よりも熱伝導性が高く、典型的にはその熱伝導率が0.8W/m・K以上の範囲に属するような特性を有する。これにより、コンデンサ19において発生した熱がシート部材54を介して仕切部32に伝わり易くなり、コンデンサ19の冷却効果を更に高めることができる。   Furthermore, the sheet member 54 is configured to be in contact with both the capacitor 19 and the partition portion 32 that constitute the inverter 10. The sheet member 54 is made of a heat conductive material. This thermally conductive sheet has higher thermal conductivity than air, and typically has such a characteristic that the thermal conductivity is in the range of 0.8 W / m · K or more. As a result, the heat generated in the capacitor 19 is easily transmitted to the partition portion 32 through the sheet member 54, and the cooling effect of the capacitor 19 can be further enhanced.

尚、シート部材54の熱伝導性材料として典型的には、シリコーン系材料、アクリル系材料、ウレタン系材料、セラミック系材料、グラファイト系材料等が挙げられる。このような材料は、柔軟性も有するため、コンデンサ19及び仕切部32に密着し易く、熱交換において有利である。   In addition, as a heat conductive material of the sheet member 54, a silicone type material, an acrylic type material, a urethane type material, a ceramic type material, a graphite type material etc. are mentioned typically. Such a material also has flexibility, so it easily adheres to the capacitor 19 and the partition 32 and is advantageous in heat exchange.

図5に示されるように、上記のインバータ10は、直流電源B1から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換回路であるインバータ回路10aを構成している。このインバータ回路10aにおいて、複数の半導体モジュール11は、制御回路基板17によってそのスイッチング動作(オンオフ動作)が制御される。   As shown in FIG. 5, the above-described inverter 10 constitutes an inverter circuit 10a which is a power conversion circuit that converts DC power supplied from the DC power supply B1 into AC power. In the inverter circuit 10 a, the switching operation (on / off operation) of the plurality of semiconductor modules 11 is controlled by the control circuit board 17.

本実施形態では、リアクトル18及び2つの半導体モジュール11aによって、電力変換回路であるインバータ回路10aの昇圧部10bが構成されている。リアクトル18は、インダクタを利用した受動素子である。この昇圧部10bは、半導体モジュール11aのスイッチング動作(オンオフ動作)によって直流電源B1の電圧を昇圧する機能を有する。   In the present embodiment, the booster 18 b of the inverter circuit 10 a which is a power conversion circuit is configured by the reactor 18 and the two semiconductor modules 11 a. The reactor 18 is a passive element using an inductor. The booster 10b has a function of boosting the voltage of the DC power supply B1 by the switching operation (on / off operation) of the semiconductor module 11a.

一方で、コンデンサ19及び6つの半導体モジュール11bによって、電力変換回路であるインバータ回路10aの変換部10cが構成されている。この変換部10cは、昇圧部10bで昇圧された後の直流電力を半導体モジュール11bのスイッチング動作(オンオフ動作)によって交流電力に変換する機能を有する。変換部10cで得られた交流電力によって、車両走行用の三相交流モータMが駆動される。   On the other hand, conversion part 10c of inverter circuit 10a which is a power conversion circuit is constituted by capacitor 19 and six semiconductor modules 11b. The converter 10c has a function of converting DC power boosted by the booster 10b into AC power by switching operation (on / off operation) of the semiconductor module 11b. The three-phase AC motor M for driving the vehicle is driven by the AC power obtained by the conversion unit 10c.

コンバータ20は、直流電源B1に接続されており、直流電源B1の電圧を降圧して、直流電源B1よりも低圧の補助バッテリB2を充電するのに用いられる。補助バッテリB2は、車両に搭載される各種機器の電源として使用される。   Converter 20 is connected to DC power supply B1, and is used to step-down the voltage of DC power supply B1 to charge auxiliary battery B2 having a lower voltage than DC power supply B1. The auxiliary battery B2 is used as a power supply of various devices mounted on the vehicle.

本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記の実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。   The invention is not limited to the exemplary embodiments described above, but various applications and modifications are conceivable without departing from the object of the invention. For example, the following embodiments to which the above embodiment is applied can be implemented.

上記の実施形態では、コンバータ20の被固定部(ベース部21)が締結ボルト51によって仕切部32に固定される場合について記載したが、コンバータ20の被固定部に代えて或いは加えて、インバータ10を構成する要素の被固定部が締結ボルト51と同様の部材によって仕切部32に固定される構成を採用することもできる。インバータ10を構成する要素として、例えばリアクトル18やコンデンサ19が挙げられる。コンデンサ19の場合、樹脂製ケースのうち金属製のカラーが一体化された被固定部において、カラーに前記のボルト挿通穴22のような貫通穴を設け、締結ボルトの雄ねじ軸がこの貫通穴に挿通された状態で仕切部32の雌ねじ穴に螺合するような構成を採用することができる。   In the above embodiment, although the case where the fixed portion (base portion 21) of converter 20 is fixed to partition portion 32 by fastening bolt 51 has been described, inverter 10 is used instead of or in addition to the fixed portion of converter 20. It is also possible to adopt a configuration in which the fixed parts of the elements that make up the part are fixed to the partition part 32 by the same members as the fastening bolts 51. As an element which constitutes inverter 10, reactor 18 and capacitor 19 are mentioned, for example. In the case of the capacitor 19, in the fixed portion of the resin case in which the metal collar is integrated, the collar is provided with a through hole such as the bolt insertion hole 22 and the male screw shaft of the fastening bolt is in this through hole A configuration may be adopted in which the female screw hole of the partition 32 is screwed in the inserted state.

上記の実施形態では、仕切部32がケース30の一部として構成される場合について記載したが、仕切部32はケース30とは別個の部材として構成されてもよい。   Although the case where the partition part 32 is comprised as a part of case 30 was described in said embodiment, the partition part 32 may be comprised as a member separate from case 30. FIG.

上記の実施形態では、コンデンサ19が締結ボルト51の雄ねじ軸52を通る仮想軸線L上に配置される場合について記載したが、必要に応じてインバータ10を構成する複数の要素のうちの少なくとも一方(例えば、リアクトル18及びコンデンサ19のうちの少なくとも一方)を仮想軸線L上に配置してもよい。   In the above embodiment, although the case where the capacitor 19 is disposed on the imaginary axis L passing through the male screw shaft 52 of the fastening bolt 51 has been described, at least one of a plurality of elements constituting the inverter 10 For example, at least one of the reactor 18 and the capacitor 19 may be disposed on the imaginary axis L.

上記の実施形態では、締結ボルト51の雄ねじ軸52が雌ねじ穴37を軸先端側に突き抜けることなく雌ねじ穴37と螺合する場合について記載したが、コンデンサ19の配置を邪魔しない程度であれば、締結ボルト51の雄ねじ軸52が雌ねじ穴37を突き抜けてもよい。   In the above embodiment, although the case where the male screw shaft 52 of the fastening bolt 51 is screwed with the female screw hole 37 without penetrating the female screw hole 37 toward the shaft tip side is described, The male screw shaft 52 of the fastening bolt 51 may pierce through the female screw hole 37.

上記の実施形態では、雌ねじ穴37を塞ぐシート部材54が熱伝導性の高い材料からなる場合について記載したが、異物の入り込みを防ぐことのみを目的とした場合には、このシート部材54を熱伝導性の低い材料によって構成することもできる。   In the above embodiment, the case where the sheet member 54 for closing the female screw hole 37 is made of a material having high thermal conductivity is described, but in the case where the purpose is only to prevent the entry of foreign matter, the sheet member 54 is It can also be made of a less conductive material.

上記の実施形態では、シート部材54がコンデンサ19及び仕切部32の双方に接触する場合について記載したが、必要に応じてシート部材54が仕切部32に加えてインバータ10を構成する複数の要素のうちの少なくとも一方(例えば、リアクトル18及びコンデンサ19のうちの少なくとも一方)に接触するように構成してもよい。また、シート部材54がコンデンサ19に接触することなく仕切部32のみに接触する構成を採用することもできる。本構成の場合、熱伝導性の低いシート部材を用いる場合に比べて、ケース30の第1空間33で生じた熱が冷媒流路36を流れる冷媒によって冷却された仕切部32に伝わり易くなる。その結果、第1空間33の雰囲気温度を低下させることができる。   In the above embodiment, although the case where the sheet member 54 contacts both the capacitor 19 and the partition portion 32 has been described, the sheet member 54 may be added to the partition portion 32 as needed to form the inverter 10. It may be configured to be in contact with at least one of them (for example, at least one of reactor 18 and capacitor 19). In addition, a configuration in which the sheet member 54 contacts only the partition portion 32 without contacting the capacitor 19 may be employed. In the case of this configuration, heat generated in the first space 33 of the case 30 is more easily transmitted to the partition portion 32 cooled by the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 36 than when a sheet member having low thermal conductivity is used. As a result, the ambient temperature of the first space 33 can be reduced.

1 電力変換装置
10 第1電力変換器(インバータ)
19 コンデンサ
20 第2電力変換器(コンバータ)
21 ベース部(被固定部)
22 ボルト挿通穴
30 ケース
32 仕切部
36 冷媒流路
37 雌ねじ穴
51 締結ボルト
52 雄ねじ軸
54 シート部材
L 仮想軸線
1 Power Converter 10 First Power Converter (Inverter)
19 capacitor 20 second power converter (converter)
21 Base part (fixed part)
22 bolt insertion hole 30 case 32 partition part 36 refrigerant flow path 37 female screw hole 51 fastening bolt 52 male screw shaft 54 seat member L virtual axis

Claims (3)

いずれも電力変換を行う第1電力変換器(10)及び第2電力変換器(20)と、
上記第1電力変換器及び上記第2電力変換器を収容するケース(30)と、
上記ケースに収容された上記第1電力変換器と上記第2電力変換器とを仕切るとともに、冷媒が流れる冷媒流路(36)を構成する仕切部(32)と、
上記第1電力変換器及び上記第2電力変換器の少なくとも一方の電力変換器の被固定部(21)を上記仕切部に固定する締結ボルト(51)と、を備え、
上記締結ボルトの雄ねじ軸(52)は、上記被固定部に設けられたボルト挿通穴(22)に挿通されるとともに、上記仕切部に設けられた雌ねじ穴(37)に螺合しており、
上記雌ねじ穴は、上記仕切部を貫通しており、
上記第1電力変換器及び上記第2電力変換器のうち上記締結ボルトの上記雄ねじ軸の軸先端側に位置する電力変換器は、上記雄ねじ軸を通る仮想軸線(L)上に配置され、
上記締結ボルトは、上記雄ねじ軸が上記雌ねじ穴を軸先端側に突き抜けることなく上記雌ねじ穴と螺合するように構成され、且つ、上記雌ねじ穴は、上記雄ねじ軸の軸先端側から薄肉のシート部材(54)によって塞がれている、電力変換装置(1)。
A first power converter (10) and a second power converter (20) each performing power conversion;
A case (30) accommodating the first power converter and the second power converter;
A partition portion (32) which partitions the first power converter and the second power converter housed in the case and which constitutes a refrigerant flow path (36) through which the refrigerant flows;
A fastening bolt (51) for securing the fixed portion (21) of at least one of the first power converter and the second power converter to the partition portion;
The male screw shaft (52) of the fastening bolt is inserted into the bolt insertion hole (22) provided in the fixed part, and screwed into the female screw hole (37) provided in the partition part,
The female screw hole penetrates the partition portion ,
Among the first power converter and the second power converter, the power converter positioned on the tip end side of the male screw shaft of the fastening bolt is disposed on a virtual axis (L) passing through the male screw shaft,
The fastening bolt is configured to be screwed with the female screw hole without the male screw shaft penetrating the female screw hole toward the axial tip end, and the female screw hole is a thin sheet from the axial tip side of the male screw shaft Power converter (1) closed by a member (54 ).
上記シート部材は、熱伝導性材料からなる、請求項に記載の電力変換装置。 The sheet member is made of a thermally conductive material, the power conversion device according to claim 1. 上記シート部材は、上記第1電力変換器及び上記第2電力変換器のうち上記締結ボルトの上記雄ねじ軸の軸先端側に位置する電力変換器と上記仕切部との双方に接触するように構成されている、請求項に記載の電力変換装置。 The sheet member is configured to be in contact with both the power converter located on the tip end side of the male screw shaft of the fastening bolt among the first power converter and the second power converter and the partition portion. The power conversion device according to claim 2 , wherein
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